Metabolismo glucidico

Glicemia a digiuno La concentrazione del glucosio nel sangue è una variabile omeostatica: l’organismo tende a mantenere le oscillazioni della glicemia entro valori stretti Scopi: garantire un apporto di glucosio costante al SNC, anche in condizioni di digiuno Immagazzinare glucosio nel periodo post-prandiale sotto forma di glicogeno

Fabbisogno giornaliero di glucosio CO2 + H2O cervello Globuli rossi Midollo osseo Midolla surrene Nervi periferici DIETA Glicogeno epatico gluconeogenesi Glucosio plasmatico Amino acidi (alanina) Glicerolo (circa 16 g/day) Ac. Piruvico Ac. lattico

Il pancreas endocrino produce gli ormoni insulina e glucagone che hanno un ruolo fondamentale nel regolare l’omeostasi delle sostanze nutritive sia nel periodo di alimentazione che di digiuno L’insulina è secreta principalmente in risposta ad un aumento del livello ematico di glucosio Il glucagone è secreto in risposta ad un calo del livello ematico di glucosio

Pool di aminoacidi Pool di DIETA grassi carboidrati aminoacidi glicerolo acidi grassi liberi Pool di acidi grassi liberi Depositi di grassi Pool di aminoacidi Proteine del corpo glucosio Pool di Depositi di glicogeno +Ins -GH +Ins +GH +Test -Cort +Cort +Gluca +GH +Adren +Gluca +Cort +T3 +GH +Gluca +Cort +GH +Adrenal +Glucag -Ins +Ins -Cort Metabolismo della maggior parte dei tessuti Metabolismo del cervello

Glicemia a digiuno Valori normali: 65-110 mg/dL A temperatura ambiente: - 7 mg/dL/h A 4° C: - 2 mg/dL/h Separare il siero dalle cellule entro 30 minuti: Se refrigerato: glucosio stabile in siero o plasma per 48h Conservazione a lungo termine: glucosio = anche a -20° Valori > 140 mg/dL: probabilmente diabete Valori compresi tra 110-140 mg/dL Diabete? Intolleranza al glucosio?

Livelli di glucosio, insulina e glucagone nell’arco delle 24 ore

Prova da carico orale di glucosio Glicemia basale a digiuno Somministrazione di 75 g di glucosio per os Glicemia ogni 30 minuti per 3 ore successive Digiuno da 10-14 ore No malattie/stress Dieta equilibrata, normoglucidica per almeno 3gg precedenti l’esame Evitare fumo Disteso o seduto Valori normali: < 180 mg/dL a 30-60 minuti dopo ingestione < 120 mg/dL a 120 minuti dopo ingestione valori basali a 180 minuti dopo ingestione

Prova da carico orale di glucosio Glucosio 75g per os 200 GLICEMIA 150 mg/100 mL 100 50 Prova da carico orale di glucosio 1 2 3 tempo 150 INSULINEMIA 100 μU/mL 50 1 2 3 tempo

Prova da carico orale di glucosio Glucosio 75g per os 400 GLICEMIA 300 mg/100 mL 200 CONTROLLO 100 DIABETICO Prova da carico orale di glucosio 1 2 3 tempo 150 INSULINEMIA 100 μU/mL CONTROLLO 50 DIABETICO 1 2 3 tempo

Prova da carico endovenoso di glucosio Glicemia basale a digiuno 25 g di glucosio in soluzione acquosa al 50% in bolo Glicemia ogni 10 minuti per 1 ora Esplora la risposta insulinica all’iperglicemia senza l’interferenza dei fattori neurovegetativi e degli ormoni gastrointestinali

Prova dell’insulina 0.1 U/kg di insulina pronta i.v. Glicemia ogni 10 minuti per 2 ore ↓ glicemia con nadir tra 20-30 minuti Esplora la sensibilità all’insulina esogena e l’integrità del sistema controinsulare Stimolazione del sistema controinsulare per glicemia < 60 mg/dL ↑ glucagone, adrenalina, cortisolo, somatropina Valori normali: glicemia < 60% del valore basale entro 20-30 minuti Valori basali entro 90-120 minuti Valori patologici: Nei casi di insulino-resistenza

Prova dell’insulina

Emoglobina glicosilata Il gruppo NH2 (valina) delle catene β delle HbA1 si condensa con il glucosio o con glucosio-6-P a formare chetoamina (HbA1C) La glicosilazione è irreversibile e le Hb glicate rimangono in circolo per circa 120gg ► riflettono i livelli glicemici di 60-90gg Valori normali HbA1C = 4-6% dell’ Hbtot Hbglicosilate totali >12% Hbtot Diabete: HbA1C fino al 12-15% dell’ Hbtot Hbglicosilate totali fino al 25% Hbtot EMOGLOBINA A1C (%) 6 7 8 9 10 11 12 13 14 GLICEMIA (mg/dL) 120 150 180 210 240 270 300 330 360

Glicosuria V.N. = 3-15 mg/dL Max Carta imbevuta di glucosio-ossidasi Se la glicemia > 160-180 mg/dL Glucosio nelle urine perché viene superata la soglia renale di riassorbimento tubulare Misurata con metodi enzimatici o reduttometrici GLICOSURIA Carta imbevuta di glucosio-ossidasi Glicosuria nelle 24h - Raccolta frazionata delle urine delle 24 ore Mattina: colazione – pre-pranzo Intervallo pranzo – pre-cena Intervalllo dopo-cena – mattina Si misura la concentrazione di glucosio nella diverse fasi della giornata in relazione ai pasti e alla terapia

Chetonuria Presenza di corpi chetonici nelle urine reazione colorimetrica al nitro-prussiato (Ketostix) – presenza di acetone, ac. Acetoacetico ma non β-idrossibutirrico Corpi chetonici prodotti dal fegato prodotti dal fegato bassa soglia renale Valori normali: 30-70 mg/24h Valori patologici nella: chetoacidosi diabetica digiuno prolungato restrizione di carboidrati Acetil-CoA condensazione riduzione enzimatica Ac. Acetoacetico decarbossilazione β-idrossibutirrico Acetone

INDICE GLICEMICO: COS’E’ E’ un indice “globale” dell’assorbimento dei carboidrati. Tecnicamente, è “l’area sotto la curva” della glicemia che segue alla somministrazione di una dose di un alimento che contiene una quantità predefinita di carboidrati. Più un carboidrato è “digeribile”, più il suo indice glicemico è elevato.

ALTO O BASSO INDICE GLICEMICO (IG): COSA SUCCEDE? Alto IG: La glicemia sale di più e più in fretta La risposta insulinica è più marcata L’organismo utilizza preferenzialmente gli zuccheri, al posto dei grassi, per produrre energia; anche la trasformazione dello zucchero in grassi tende ad aumentare. Lo stress ossidativo aumenta Dopo 2-4 ore la glicemia scende e torna la fame Nel tempo si crea un sovraccarico di lavoro per il pancreas.

ALTO O BASSO INDICE GLICEMICO (IG): COSA SUCCEDE? In sintesi: Il consumo di alimenti ad alto IG aumenta la probabilità di sviluppare, nel tempo, obesità & malattia diabetica e, di conseguenza Malattie cardiovascolari

GLYCEMIC RESPONSE AFTER A WHITE BREAD OR A SPAGHETTI MEAL -25 25 50 20 30 40 60 90 105 120 150 180 White Bread Spaghetti ∆ Glic., mg/dL Time, minutes Ludwig, J Am Med Assoc, 2002

INSULINEMIC RESPONSE AFTER A WHITE BREAD OR A SPAGHETTI MEAL 10 20 30 40 60 90 120 150 180 White Bread Spaghetti ∆ Insulin, µU/mL Time, min Ludwig, J Am Med Assoc, 2002

Indice Glicemico (IG), relativo al Pane Bianco, di alcuni alimenti Cibo Indice glicemico (%) Pane bianco 100 Pomodori 13 Ciliegie 32 Fagioli 40-60 Mele 52 Pasta (spaghetti) 52 Pasta (maccheroni) 68 Pizza 86 Saccarosio 92 Polenta 106 Cornflakes 100-120 Miele 120 Patate bollite 120 Glucosio 138

Il meccanismo cellulare che controlla il rilascio di insulina Il controllo endocrino della glicemia : rilascio di Insulina Il meccanismo cellulare che controlla il rilascio di insulina

- Controllo della Glicemia – controlli sulle cellule b

Effetto dell’insulina sul flusso totale dei substrati energetici La captazione tissutale di glucosio, acidi grassi e amino acidi determina una diminuzione dei loro livelli plasmatici PIRUVATO, CO2 Glucosio-6-P GLICOGENO glucosio amino acidi acidi grassi liberi chetoacidi Tessuto adiposo muscolo

Azione dell’insulina sui trasportatori del glucosio Glut-4 nei tessuti bersaglio (muscolo e tessuto adiposo, ma non fegato)

- Azione dell’insulina sul fegato

Controllo della Glicemia – il GLUCAGONE Ormone peptidico di 29 aa Sintetizzato dalla cellule a PARASIMPATICO aumento gluconeogenesi epatica glicogenolisi lipolisi GLICEMIA SIMPATICO

totale dei substrati energetici Effetto del glucagone sul flusso totale dei substrati energetici La liberazione, indotta da glucagone, di glucosio, acidi grassi liberi e chetoacidi dai tessuti determina una l’aumento dei loro livelli plasmatici. Viceversa i liveli plasmatici di amino acidi diminuiscono per l’effetto dell’aumento della loro captazione epatica GLICOGENO glucosio Glucosio-6-P glucosio amino acidi acidi grassi liberi PIRUVATO Tessuto adiposo chetoacidi

giorni concentrazione Effetti della rimozione del pancreas sulla glicemia e sulla concentrazione plasmatica di acidi grassi liberi (non esterificati) e di acido acetacetico

Metabolismo in condizione di sazietà

Risposta endocrina all’ipoglicemia

Effetti dell’adrenalina sul metabolismo Aumentata glicogenolisi nel fegato e nel muscolo Aumentata lipolisi nel tessuto adiposo Diminuita secrezione di insulina Aumentata secrezione di glucagone

Effetti del cortisolo sui flussi energetici CIBO Effetti del cortisolo sui flussi energetici facilita la mobilizzazione di nutrienti (catabolico) mantiene la produzione di glucosio dalle proteine facilita il metabolismo dei grassi STIMOLA INIBISCE

Effetto dell’infusione di cortisolo sulla concentrazione plasmatica e la cinetica del glucosio in soggetti normali

metabolismo del cervello Acidi grassi liberi e glicerolo nel sangue GH glucagone adrenalina Depositi di grasso Glicogeno muscolare e proteine FEGATO gluconeogenesi Sintesi di glicogeno glicogenolisi insulina Carboidrati della dieta Glucosio nel sangue metabolismo del cervello aminoacidi nel sangue insulina cortisolo

Controllo della Glicemia – effetti del diabete

Protein synthesis